物联网应用：智能化物流、敏捷供应链、物品管理

物联网技术是在互联网技术基础上的延伸和扩展，其用户终端延伸到了任何物品，可以实现任何物品之间的信息交换和通信，因此其应用以“物品”为中心，可遍及交通、物流、教学、医疗、卫生、安防、家居、旅游及农业等领域。在未来3年内，中国物联网产业将在智能电网、智能家居、数字城市、智能医疗、车用传感器等领域率先普及。

1.智能物流

智能物流是在物联网技术的支持下诞生的，它是利用集成智能化技术，使物流系统能模仿人的智能，具有思维、感知、学习、推理判断和自行解决物流中某些问题的能力。利用智能物流技术，结合有效的管理方式，物流公司在整个物流过程中，能够对货物状态实时掌控，对物流资源有效配置，从而提供高效而准确的物流服务，提升物流行业的科技化水平，促进物流行业的有序发展。

物联网技术将带来物流配送网络的智能化，带来敏捷智能的供应链变革，带来物流系统中物品的透明化与实时化管理，实现重要物品的物流可追踪管理。随着物联网的发展，一个智慧物流的美好前景将很快在物流行业实现。

中国物流技术协会副理事长王继祥认为物联网将把物流业带入智慧的时代，在物流业中物联网主要应用于以下四大领域：

（1）基于RFID等技术建立的产品智能可追溯网络系统。例如，食品的可追溯系统、药品的可追溯系统等。这些产品可追溯系统为保障食品安全、药品安全提供了坚实的物流保障。产品智能可追溯网络系统如图8-10所示。

图8-10　产品智能可追溯网络系统

（2）智能配送的可视化管理网络。如图8-11所示，该管理网络通过GPS卫星导航定位，对物流车辆配送进行实时、可视化在线管理。

图8-11　智能配送的可视化管理网络

（3）基于声、光、机、电、移动计算等各项先进技术，建立全自动化的物流配送中心，实现局域内的物流作业的智能控制、自动化操作的网络。例如，货物拆卸与码垛是码垛机器人，搬运车是激光或电磁到人的无人搬运小车，分拣与输送是自动化的输送分拣线作业、入库与出库作业是堆垛机自动化的操作，整个物流作业系统与环境完全实现了全自动与智能化，是各项基础集成应用的专业网络系统。

（4）基于智能配货的航渡网络化公共信息平台。在全新的物流体系之下，把智能可追溯网络系统、智能配送的可视化管理网络、全自动化的物流配送中心连为一体，就产生了一个智慧的物流信息平台。该平台利用现代信息传输融合技术如互联网、电信网、广电网等形式互联互通、高速安全的信息网络，积极开发应用RFID系统、全球卫星定位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、无线视频以及各种物流技术软件，建立面向企业和社会服务的“车货他三方位监管”“制造业物流业跨行业联动”“食品质量溯源追踪监控”“集装箱运输箱货跟踪”“危险化学品全方位监管”“国际国内双向采购交易”等物联网技术应用平台。该平台可实现异构系统间的数据交换及信息共享，实现整个物流作业链中众多业主主体相互间的协同作业、设计架构出配套的机制及规范，以保证体系有序、安全、稳定地运行，具有重大的社会和经济效益。

目前，物联网在物流业的应用中有不少成功案例，如挪威最大的禽肉产品生产商及供应商的IT子公司Matiq，利用可跟踪技术来追踪家禽和肉产品从农场、供应链直至超市货架的物流情况。Matiq公司在每个产品包装上都附上RFID芯片，用来确保产品在供应链中处于最佳状态，以提高产品质量控制和食品安全，确保产品严格遵守政府食品行业要求。该公司在整个价值链上捕获和分析数据，提高了效率，降低了成本，并能及时响应不断变化的客户购买模式，实现了供应链优化。

国际快递巨人联邦快递为包裹推出了一种跟踪装置和网络服务，可以实时显示包裹温度、地点以及其他重要信息，如是否被打开过，目前该公司已经与50家保健公司和生命科学公司展开试点合作，用于跟踪手术工具包、医疗设备等。

2.智能家居

智能家居，又称智能住宅，它是一个以住宅为平台安装有智能家居系统的居住环境。通俗地说，它是融合了自动化控制系统、计算机网络系统和网络通信技术于一体的网络化智能化的家居控制系统。智能家居将让用户有更方便的手段来管理家庭设备，实现各种设备相互间通信，不需要用户指挥也能根据不同的状态互动运行，从而给用户带来最大限度的高效、便利、舒适与安全。

智能家居的起源可以追溯到20世纪80年代，当时大量的电子技术被应用到家用电器上，最初被称为住宅电子化（Home Electronics，HE）；80年代中期，将家用电器、通信设备与防灾设备各自独立的功能综合为一体后，形成了住宅自动化；80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为Smart Home，也就是现在智能家居的原型。物联网的发展成为智能家居发展的催化剂，智能家居系统逐步朝着网络化、信息化、智能化方向发展，智能终端设备的产品也将逐步走向成熟，由于应用RFID无线射频识别设备，产品逐渐向着无线的方向发展，也从一定程度上降低了产品的成本，更易于推广。

智能家居会给我们的生活带来哪些变化呢?现在让我们假设一下，在下班之前，通过计算机或手机给家里的家电发送指令，空调、热水器或电饭煲就会工作起来。当主人一回到家中，室内已温暖如春，热水器里面的水也刚好可以洗澡了，而电饭煲里飘出阵阵米香，等待着主人享用。这种看起来像科幻小说里的的生活场景就是应用物联网技术实现的智能家居所能提供的生活。智能家居系统如图8-12所示。

图8-12　智能家居全宅控制系统

智能家居系统目前能实现的主要功能包括：智能灯光控制、智能电器控制、安防监控系统、智能背景音乐、智能视频共享、可视对讲系统、家庭影院系统等。

智能家居对提高现代人类生活质量，创造舒适、安全、便利、高效的生活有非常重要的作用。智能家居的安全、高效、快捷、方便、智能化等优势使其具有广阔的市场前景，相信不久的将来就会在普通家庭普及。

3.智能交通

随着经济发展，城市规模不断扩大，人口持续增长，城市交通压力也与日俱增，交通拥堵已经越来越严重，大城市的街道俨然成了一个巨大的“停车场”。在这个大“停车场”里，每辆汽车的发动机一刻不停地在转动，不仅无休止地消耗着宝贵的汽油，而且会产生大量的废气，对环境造成严重的污染。100万辆普通汽车发动机停车空转10min，就会消耗14万升汽油。我们急需一个智能化的交通控制系统，有效地解决这一系列问题。

智能交通，是未来交通系统的发展方向，它是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术、控制技术及计算机技术等有效地集成运用于整个地面交通管理系统而建立的一种在大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合交通运输管理系统。

关于智能交通系统的研究工作最早可追溯到美国20世纪60年代开发的电子道路诱导系统（Electronic Route Guidance System，ERGS）、日本外贸工业部1973年开发的汽车交通综合控制系统（Comprehensive Automobile Traffic Control System，CATCS），以及德国在20世纪70年代开发的公路信息系统（Autofahrer Leit und Information System，ALI）。但智能交通概念的正式提出以及智能交通研究与实施的大力开展应从1991年美国智能交通学会的成立算起。

目前的智能交通系统主要包括以下几方面：交通管理系统、交通信息服务系统、公共交通系统、车辆控制与安全系统、不停车电子收费系统等。

交通管理系统（图8-13）主要用于动态交通响应，可以收集实时交通数据、实时响应交通流量变化、预测交通堵塞、监测交通事故、控制交通信号或给出交通诱导信息，系统可以进行大范围的交通监测与检测，包括交通信息、交通查询、收费闸门、自动收费、干线信号控制等，以促进交通管理，改善交通状况。

图8-13　智能交通管理系统

交通信息服务系统（图8-14）主要完成交通信息的采集、分析、交换和表达，协助道路使用者从出发点顺利到达目的地，使出行更加安全、高效、舒适。典型的交通信息服务系统有路径引导及路径规划、动态交通信息、陆路车辆导航、交通数字通信、停车信息、天气及路面状况预报、汽车电脑及各种预报提示系统。(www.chuimin.cn)

公共交通系统（图8-15）运用先进的电子技术优化公交系统的操作，确定合理的上车率、提供车辆共享服务，为乘客提供实时信息，自动响应行程中的变化等，如多模式公交系统、一卡通计费、实时车辆转乘信息、车辆搭乘信息、实时上车率信息、公交车辆调度实时优化、公交车辆定位与监控系统等。

图8-14 交通信息服务系统

图8-15　公共交通系统

车辆控制与安全系统（图8-16）利用车载感应器、电脑和控制系统等对司机的驾驶行为进行警告、协助和干预，以提高安全性和减少堵塞。该系统功能有驾驶警告和协调、车辆全自动控制、自动方向盘控制、自动刹车、自动加速、超速警告、撞车警告、司机疲劳检测、车道检测、磁片导航等。采用该系统，当汽车发生事故时，车载设备会及时向交管中心发出信息，以便及时应对、减少道路拥堵；如果在汽车和汽车点火钥匙上植入微型感应器，当喝了酒的司机掏出汽车钥匙时，钥匙能通过气味感应器察觉到酒气，并通过无线信号立即通知汽车“不要发动”，汽车会自动罢工，并“命令”司机的手机给其亲友发短信，通知他们汽车所在的位置，请亲友前来处理。汽车、钥匙、手机互相联络，保证了司机和路上行人的安全。

图8-16　车辆控制与安全系统

不停车电子收费系统即ETC收费系统（图8-17），通过路边车道设备控制系统的信号发射与接收装置，识别车辆上设备内特有编码，判断车型，计算通行费用，并自动从车辆用户的专用账户中扣除通行费。对使用不停车电子收费车道的未安装车载器或车载器无效的车辆，则视作违章车辆，实施图像抓拍和识别，会同交警部门事后处理。

图8-17　ETC收费系统的实际应用

与传统人工收费方式不同，不停车电子收费系统带的好处有：无须收费广场，节省收费站的占地面积；节省能源消耗，减少停车时的废气排放和对城市环境的污染；降低车辆部件损耗；减少收费人员，降低收费管理单位的管理成本；实现计算机管理，提高收费管理单位的管理水平；对因缺乏收费广场而无条件实施停车收费的场合，有实施收费的可能；无须排队停车，可节省出行人的时间等；避免因停车收费而造成收费口堵塞等。

4.智能医疗

物联网技术应用于医疗卫生领域，将会彻底颠覆我们现在的就医模式和医疗行业的管理模式。智能医疗能够帮助医院实现对人的智能化医疗和对物的智能化管理工作，支持医院内部医疗信息、设备信息、药品信息、人员信息、管理信息的数字化采集、处理、存储、传输、共享等，实现物资管理可视化、医疗信息数字化、医疗过程数字化、医疗流程科学化、服务沟通人性化，能够满足医疗健康信息、医疗设备与用品、公共卫生安全的智能化管理与监控等方面的需求。

应用物联网技术可以促进健康管理信息化与智能化，远程急救，医疗设备及药房、药品的智能化管理等，使得病人就医更便捷，医生工作更高效，医院管理更安全。

智能医疗将使人们由被动治疗转变为主动健康管理，用户可以建立完备的、标准化的个人电子健康档案，与医院直接对话，实现健康维护和疾病及早治疗。运用物联网技术，通过使用生命体征检测设备、数字化医疗设备等传感器，采集用户的体征数据，如血压、血糖、血氧、心电等。通过有线或无线网络将这些数据传递到远端的服务平台，由平台上的服务医师根据数据指标，为远端用户提供保健、预防、监测、呼救于一体的远程医疗与健康管理服务体系，如图8-18所示。

远程急救系统可以利用GPS定位技术查找最近的急救车进行调派，并对移动急救车车辆的行进轨迹进行监控。救护车内的监护设备采集急救病人的生命体征信息，该信息与急救车内的摄像视频信号通过无线网络实时上传至急救指挥中心和进行抢救的医院急诊中心，从而实现在最短时间内对病人采取最快的救护措施，挽救生命。

图8-18 21世纪期待智能医疗技术的快速发展

利用RFID技术则可以实现医疗设备及药房、药品的智能化管理。将医疗设备的RFID中存入生产商和供应商的信息、设备的维修保养信息、医疗设备不良记录跟踪信息等，设备维护巡检后的信息在现场可以录入手持机，同时存储于设备上的芯片，回到科室后将手持机内的信息上传到中央处理器内，进行相应的数据存储及处理。利用各类传感器管理病房和药房温度、湿度、气压，监测病房的空气质量和污染情况。医院的工作人员佩戴RFID胸卡，防止未经许可的医护、工作人员和病人进出医院，监视、追踪未经许可进入高危区域的人员。将药品名称、品种、产地、批次及生产、加工、运输、存储、销售等环节的信息都存于RFID标签中，当出现问题时，可以追溯全过程。把信息加入药品的RFID标签的同时，可以把信息传送到公共数据库中，患者或医院可以将标签的内容和数据库中的记录进行对比，从而有效地识别假冒药品。患者也能利用RFID标签确认购买的药品是否存在问题。利用RFID技术在用药的过程的各个环节加入防误机制，过程包括处方开立、调剂、护理给药、药效追踪、药品库存管理、药品供应商进货、保存期限及保存环境条件以及用药成本控制与分析。

除以上应用之外，智能医疗还可以通过智能药瓶来自动提示病人服药时间，医生远程监控病人服药量，减少误服；将微型检测机器人口服进入人体，配合外接无线通信设备实现远程诊疗，减少病人痛苦，提高诊疗精准率；利用手术辅助机器人进行手术操作，帮助外科医生更加精确地进行外科手术，避免医疗事故的发生等。

目前，我国智能医疗已有一些成功案例，如上海闵行区中心医院与中国电信合作，通过使用Wi-Fi扫描仪、Wi-Fi心电图、Wi-Fi护士PDA等无线Wi-Fi技术，利用3G手机实现医生移动工作站、医院移动信息查询、危急值提示等功能实现了无线医疗，有效利用有限医院资源，提高社会整体医疗效率。

5.校园物联网

物联网在校园中的应用主要是通过利用物联网技术改变师生和校园资源相互交互的方式，以提高交互的明确性、灵活性和响应速度，从而实现智慧化服务和管理的校园模式。具体来说，就是把感应器应用到食堂、教室、供水系统、图书馆、实验室等各种场所中，并被普通连接，形成“物联网”，然后与现有互联网整合，实现教学、生活、管理与校园资源的整合。物联网在教育中的应用大概可以分成下面几个领域。

（1）信息化教学

利用物联网建立泛在学习环境。可以利用智能标签识别需要学习的对象，并且根据学生的学习行为记录，调整学习内容。这是对传统课堂和虚拟实验的拓展，在空间上和交互环节上，通过实地考察和实践，增强学生的体验。例如，生物课的实践性教学中需要学生识别校园内的各种植物，可以为每类植物粘贴带有二维码的标签，学生在室外寻找到这些植物后，除了可以知道植物的名字，还可以用手机识别二维码从教学平台上获得相关植物的扩展内容。

（2）教育管理

物联网在教育管理中可以用于人员考勤、图书管理、设备管理等方面。例如，带有RFID标签的学生证可以监控学生进出各个教学设施的情况，以及行动路线。又如，将RFID用于图书管理，可通过RFID标签方便地找到图书，并且可以在借阅图书的时候方便地获取图书信息而不用把书一本一本拿出来扫描。将物联网技术用于实验设备管理可以方便地跟踪设备的位置和使用状态，方便管理。

（3）智慧校园

智能化教学环境在校园内还可用于校内交通管理、车辆管理、校园安全、师生健康、智能建筑、学生生活服务等领域。例如，在教室里安装光线传感器和控制器，根据光线强度和学生的位置，调整教室内的光照度。控制器也可以和投影仪、窗帘导轨等设备整合，根据投影工作状态决定是否关上窗帘，降低灯光亮度。又如，对校内有安全隐患的地区安装摄像头和红外传感器，实现安全监控和自动报警等。在学生安全方面，可以通过为学生佩戴存储了学生年级、班级、入学时间、家庭住址、父母电话等信息的多功能学生卡，实现刷卡考勤，遇险呼救、GPS定位、银行储蓄等功能，这样既方便了学校对学生的管理，保障学生安全，也方便父母随时通过手机查看孩子的位置、与孩子对话，了解情况。

物联网在校园中的应用可谓前景广阔，但也面临一些问题，如成本问题、师生隐私、维护管理等都是目前存在的亟待解决的问题。虽然这些应用尚处于摸索阶段，但我们期盼的“网络学习无处不在、网络科研融合创新、校务治理透明高效、校园文化丰富多彩、校园生活方便周到”的“智慧校园”一定会实现。